Molis yra medžiagos kiekis, kuriame yra toks pat kiekis konstrukciniai elementai, kiek atomų yra 12 g 12 C, o struktūriniai elementai dažniausiai yra atomai, molekulės, jonai ir kt. 1 molio medžiagos masė, išreikšta gramais, skaitine prasme lygi jos moliui. masė. Taigi 1 molio natrio masė yra 22,9898 g ir jame yra 6,02·10 23 atomai; 1 molio kalcio fluorido CaF 2 masė yra (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g ir jame yra 6,02 10 23 molekulės, kaip ir 1 molis anglies tetrachlorido CCl 4, kurio masė (12,011 + 4 3,8) = 3,5,1453 g ir kt.
Avogadro dėsnis.
Vystymosi aušroje atominė teorija(1811) A. Avogadro iškėlė hipotezę, pagal kurią esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui vienodais tūriais idealios dujos esančios tas pats numeris molekulių. Vėliau buvo parodyta, kad ši hipotezė yra būtina pasekmė kinetinė teorija, ir dabar žinomas kaip Avogadro įstatymas. Jis gali būti suformuluotas taip: vienas molis bet kokių dujų, esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui, užima tą patį tūrį, esant standartinei temperatūrai ir slėgiui (0 ° C, 1,01 × 10 5 Pa), lygus 22,41383 litro. Šis kiekis žinomas kaip molinis dujų tūris.
Pats Avogadro neįvertino molekulių skaičiaus tam tikrame tūryje, tačiau suprato, kad tai labai didelė vertė. Pirmą kartą 1865 m. bandė rasti molekulių, užimančių tam tikrą tūrį, skaičių J. Loschmidtas; buvo nustatyta, kad per 1 cm 3 idealios dujos normaliomis (standartinėmis) sąlygomis jame yra 2,68675Х10 19 molekulių. Po šio mokslininko vardo nurodyta reikšmė buvo vadinama Loschmidto skaičiumi (arba konstanta). Nuo tada jis buvo kuriamas didelis skaičius nepriklausomi Avogadro skaičiaus nustatymo metodai. Puikus sutapimas tarp gautų verčių yra įtikinamas tikrojo molekulių egzistavimo įrodymas.
Loschmidto metodas
turi tik istorinę reikšmę. Jis pagrįstas prielaida, kad suskystintos dujos susideda iš glaudžiai supakuotų sferinių molekulių. Išmatuodamas skysčio, susidarančio iš tam tikro tūrio dujų, tūrį ir apytiksliai žinodamas dujų molekulių tūrį (šis tūris gali būti pavaizduotas pagal kai kurias dujų savybes, pvz., klampumą), Loschmidtas gavo Avogadro skaičiaus įvertinimą. ~10 22.
Nustatymas, pagrįstas elektrono krūvio matavimu.
Elektros energijos kiekio vienetas, žinomas kaip Faradėjaus skaičius F, yra krūvis, kurį neša vienas elektronų molis, t.y. F = Ne, Kur e- elektronų krūvis, N– elektronų skaičius 1 mole elektronų (t.y. Avogadro skaičius). Faradėjaus skaičių galima nustatyti išmatuojant elektros kiekį, reikalingą 1 moliui sidabro ištirpinti arba nusodinti. JAV nacionalinio standartų biuro atlikti kruopštūs matavimai parodė vertę F= 96490,0 C, o išmatuotas elektronų krūvis skirtingi metodai(ypač R. Millikano eksperimentuose), yra lygus 1,602×10 –19 C. Iš čia galite rasti N. Šis Avogadro skaičiaus nustatymo metodas atrodo vienas tiksliausių.
Perrin eksperimentai.
Remiantis kinetine teorija, buvo gauta išraiška, apimanti Avogadro skaičių, kuri apibūdina dujų (pavyzdžiui, oro) tankio sumažėjimą, atsižvelgiant į šių dujų stulpelio aukštį. Jei būtų įmanoma apskaičiuoti molekulių skaičių 1 cm 3 dujų dviejuose skirtinguose aukščiuose, tada naudojant nurodyta išraiška, galėtume rasti N. Deja, to padaryti neįmanoma, nes molekulės yra nematomos. Tačiau 1910 metais J. Perrinas parodė, kad minėtas posakis galioja ir sustabdžius koloidinių dalelių, kurie matomi po mikroskopu. Suskaičiavus suspensijos kolonėlės skirtinguose aukščiuose esančių dalelių skaičių, gautas Avogadro skaičius 6,82 × 10 23 . Iš kitos serijos eksperimentų, kurių metu koloidinių dalelių poslinkis į kvadratinį vidurkį dėl jų Brauno judesys, Perrin gavo vertę N= 6,86x10 23. Vėliau kiti tyrėjai pakartojo kai kuriuos Perrin eksperimentus ir gavo vertes, kurios gerai sutampa su šiuo metu priimtomis. Pažymėtina, kad Perrino eksperimentai pažymėjo lūžio tašką mokslininkų požiūryje į atominę materijos teoriją – anksčiau kai kurie mokslininkai tai laikė hipoteze. Iškilus to meto chemikas W. Ostwaldas šį pažiūrų pasikeitimą išreiškė taip: „Brauno judėjimo atitikimas kinetinės hipotezės reikalavimams... privertė net pačius pesimistiškiausius mokslininkus kalbėti apie eksperimentinis įrodymas atomo teorija“.
Skaičiavimai naudojant Avogadro skaičių.
Naudodami Avogadro numerį gavome tikslios vertės daugelio medžiagų atomų ir molekulių masės: natrio, 3,819×10 –23 g (22,9898 g/6,02×10 23), anglies tetrachlorido, 25,54×10 –23 g ir kt. Taip pat galima parodyti, kad 1 g natrio turėtų būti maždaug 3x1022 šio elemento atomai.
taip pat žr
Avogadro dėsnis chemijoje padeda apskaičiuoti dujų tūrį, molinę masę, dujinės medžiagos kiekį ir santykinį tankį. Hipotezę suformulavo Amedeo Avogadro 1811 m., o vėliau ji buvo patvirtinta eksperimentiškai.
Teisė
Josephas Gay-Lussac pirmasis ištyrė dujų reakcijas 1808 m. Jis suformulavo įstatymus šiluminis plėtimasis dujos ir tūriniai santykiai, gauti iš vandenilio chloridas ir amoniakas (dvi dujos) kristalinė medžiaga- NH 4 Cl (amonio chloridas). Paaiškėjo, kad norint jį sukurti, reikia paimti tuos pačius kiekius dujų. Be to, jei vienos dujų buvo perteklius, tada „papildoma“ dalis po reakcijos liko nepanaudota.
Šiek tiek vėliau Avogadro suformulavo išvadą, kad esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui vienodos apimties dujose yra tiek pat molekulių. Be to, dujos gali turėti skirtingas chemines ir fizines savybes.
Ryžiai. 1. Amedeo Avogadro.
Avogadro dėsnis turi dvi pasekmes:
- Pirmas - vienas molis dujų vienodos sąlygos užima tą patį tūrį;
- antra - dviejų dujų vienodo tūrio masių santykis yra lygus jų molinių masių santykiui ir išreiškia santykinį vienų dujų tankį kitų atžvilgiu (žymimas D).
Normaliomis sąlygomis (n.s.) laikomos slėgis P=101,3 kPa (1 atm) ir temperatūra T=273 K (0°C). At normaliomis sąlygomis dujų molinis tūris (medžiagos tūris padalintas iš jos kiekio) yra 22,4 l/mol, t.y. 1 molis dujų (6,02 ∙ 10 23 molekulės – pastovus Avogadro skaičius) užima 22,4 litro tūrį. Molinis tūris(V m) – pastovus.
Ryžiai. 2. Normalios sąlygos.
Problemų sprendimas
Pagrindinė įstatymo reikšmė – gebėjimas vykdyti cheminiai skaičiavimai. Remdamiesi pirmąja įstatymo išvada, galime apskaičiuoti dujinės medžiagos kiekį pagal tūrį naudodami formulę:
čia V – dujų tūris, V m – molinis tūris, n – medžiagos kiekis, matuojamas moliais.
Antroji Avogadro dėsnio išvada susijusi su santykinio dujų tankio (ρ) apskaičiavimu. Tankis apskaičiuojamas pagal formulę m/V. Jei atsižvelgsime į 1 molį dujų, tankio formulė atrodys taip:
ρ (dujos) = M/V m,
čia M – vieno molio masė, t.y. molinė masė.
Norint apskaičiuoti vienų dujų tankį iš kitų dujų, būtina žinoti dujų tankius. Bendroji formulė Santykinis dujų tankis yra toks:
D (y) x = ρ(x) / ρ(y),
kur ρ(x) – vienų dujų tankis, ρ(y) – antrųjų dujų tankis.
Jei formulėje pakeisite tankio skaičiavimą, gausite:
D (y) x = M(x) / V m / M (y) / V m .
Molinis tūris sumažėja ir išlieka
D (y) x = M (x) / M (y).
Panagrinėkime praktinį įstatymo taikymą dviejų užduočių pavyzdžiu:
- Kiek litrų CO 2 gausis iš 6 mol MgCO 3 MgCO 3 skaidant į magnio oksidą ir anglies dioksidą (n.s.)?
- Kam jis lygus santykinis tankis CO 2 vandeniliu ir oru?
Pirmiausia išspręskime pirmąją problemą.
n(MgCO 3) = 6 mol
MgCO 3 = MgO+CO 2
Magnio karbonato kiekis ir anglies dioksidas tas pats (po vieną molekulę), taigi n(CO 2) = n(MgCO 3) = 6 mol. Iš formulės n = V/V m galite apskaičiuoti tūrį:
V = nV m, t.y. V(CO 2) = n(CO 2) ∙ V m = 6 mol ∙ 22,4 l/mol = 134,4 l
Atsakymas: V(CO 2) = 134,4 l
Antrosios problemos sprendimas:
- D (H2) CO 2 = M(CO 2) / M(H2) = 44 g/mol / 2 g/mol = 22;
- D (oras) CO 2 = M (CO 2) / M (oras) = 44 g/mol / 29 g/mol = 1,52.
Ryžiai. 3. Medžiagos kiekio pagal tūrį ir santykinį tankį formulės.
Avogadro dėsnio formulės veikia tik dujinių medžiagų. Jie netaikomi skysčiams ar kietoms medžiagoms.
Ko mes išmokome?
Pagal dėsnio formuluotę vienoduose dujų tūriuose tomis pačiomis sąlygomis yra tiek pat molekulių. Normaliomis sąlygomis (n.s.) vertė molinis tūris yra pastovus, t.y. V m dujoms visada lygus 22,4 l/mol. Iš dėsnio išplaukia, kad tas pats skirtingų dujų molekulių skaičius normaliomis sąlygomis užima tą patį tūrį, taip pat santykinis vienų dujų tankis su kitomis - vienų dujų molinės masės ir antrųjų dujų molinės masės santykis. dujų.
Testas tema
Ataskaitos vertinimas
Vidutinis reitingas: 4 . Iš viso gautų įvertinimų: 261.
Tapo tikru proveržiu teorinė chemija ir prisidėjo prie to, kad hipotetiniai spėjimai virto dideliais atradimais dujų chemijos srityje. Chemikų prielaidos gavo įtikinamų įrodymų forma matematines formules ir paprasti santykiai, o eksperimentų rezultatai dabar leido padaryti toli siekiančias išvadas. Be to, italų tyrinėtojas padarė išvadą kiekybines charakteristikas struktūrinių dalelių skaičius cheminis elementas. Vėliau Avogadro skaičius tapo viena iš svarbiausių konstantų šiuolaikinė fizika ir chemija.
Tūrinių santykių dėsnis
Garbė būti pionieriumi dujų reakcijos priklauso prancūzų mokslininkui Gay-Lussac pabaigos XVIII amžiaus. Šis mokslininkas davė pasauliui gerai žinomą dėsnį, kuris valdo visas reakcijas, susijusias su dujų plėtimu. Gay-Lussac išmatavo dujų tūrį prieš reakciją ir susidariusius tūrius cheminė sąveika. Atlikus eksperimentą, mokslininkas padarė išvadą, žinomą kaip paprastų tūrinių santykių dėsnis. Jo esmė ta, kad dujų tūriai prieš ir po yra susiję vienas su kitu kaip maži sveikieji skaičiai.
Pavyzdžiui, kai sąveikauja dujinės medžiagos, atitinkančios, pavyzdžiui, vieną tūrį deguonies ir du tūrius vandenilio, gaunami du tūriai garų vandens ir pan.
Gay-Lussac dėsnis galioja, jei visi tūrio matavimai atliekami tie patys rodikliai slėgis ir temperatūra. Italų fizikui Avogadro šis dėsnis pasirodė labai svarbus. Ja vadovaudamasis jis iškėlė savo hipotezę, turėjusią toli siekiančių pasekmių dujų chemijoje ir fizikoje, ir apskaičiavo Avogadro skaičių.
italų mokslininkas
Avogadro dėsnis
1811 m. Avogadro suprato, kad vienodais kiekiais savavališkų dujų at pastovios vertės temperatūra ir slėgis turi tą patį molekulių skaičių.
Šis įstatymas, vėliau pavadintas italų mokslininko vardu, į mokslą įvedė mažiausių materijos dalelių – molekulių – idėją. Chemija skirstoma į empirinis mokslas kas tai buvo, ir kiekybinėse kategorijose veikiantį mokslą, kuriuo jis tapo. Avogadro ypač pabrėžė, kad atomai ir molekulės nėra tas pats dalykas ir kad atomai yra visų molekulių statybiniai blokai.
Teisė italų tyrinėtojas leido padaryti išvadą apie atomų skaičių įvairių dujų molekulėse. Pavyzdžiui, išvedęs Avogadro dėsnį, jis patvirtino prielaidą, kad dujų, tokių kaip deguonis, vandenilis, chloras, azotas, molekulės susideda iš dviejų atomų. Taip pat tapo įmanoma nustatyti elementų, sudarytų iš skirtingų atomų, atomines ir molekulines mases.
Atominės ir molekulinės masės
Skaičiuojant elemento atominę masę, matavimo vienetu iš pradžių buvo paimta vandenilio, kaip lengviausios cheminės medžiagos, masė. Tačiau daugelio atominės masės cheminių medžiagų apskaičiuojami kaip jų deguonies junginių santykis, tai yra, deguonies ir vandenilio santykis buvo 16:1. Ši formulė buvo kiek nepatogi matavimams, todėl atominės masės etalonu buvo paimta anglies izotopo, labiausiai paplitusios žemėje medžiagos, masė.
Įvairių dujinių medžiagų masių molekuliniu ekvivalentu nustatymo principas pagrįstas Avogadro dėsniu. 1961 m. buvo priimta vieninga santykinių atominių dydžių atskaitos sistema, pagrįsta sutartiniu vienetu, lygiu 1/12 vieno anglies izotopo 12 C masės. Sutrumpintas pavadinimas atominis vienetas masė - a.m.u. Pagal šią skalę, atominė masė deguonies yra 15,999 amu, o anglies - 1,0079 amu. Taip atsirado naujas apibrėžimas: santykinė atominė masė – tai medžiagos atomo masė, išreikšta amu.
Medžiagos molekulės masė
Bet kuri medžiaga susideda iš molekulių. Tokios molekulės masė išreiškiama amu, ši vertė yra lygi visų jos sudėtį sudarančių atomų sumai. Pavyzdžiui, vandenilio molekulės masė yra 2,0158 amu, tai yra 1,0079 x 2, o vandens molekulinę masę galima apskaičiuoti iš jos cheminė formulė H 2 O. Du vandenilio atomai ir vienas deguonies atomas sudaro 18,0152 amu.
Kiekvienos medžiagos atominės masės vertė paprastai vadinama santykine molekuline mase.
Dar visai neseniai vietoj sąvokos „atominė masė“ buvo vartojama frazė „atominis svoris“. Šiuo metu jis nenaudojamas, bet vis dar randamas senuose vadovėliuose ir mokslo darbuose.
Medžiagos kiekio vienetas
Kartu su tūrio ir masės vienetais chemijoje naudojamas specialus medžiagos kiekio matas, vadinamas molu. Šis vienetas rodo medžiagos kiekį, kuriame yra tiek molekulių, atomų ir kitų struktūrinių dalelių, kiek yra 12 g anglies izotopo 12 C. praktinis pritaikymas Nagrinėjant medžiagos molį, reikia atsižvelgti į tai, kokios konkrečios elementų dalelės – jonai, atomai ar molekulės. Pavyzdžiui, H + jonų moliai ir H 2 molekulių moliai yra visiškai skirtingi matai.
Šiuo metu medžiagos kiekis vienam moliui medžiagos matuojamas labai tiksliai.
Praktiniai skaičiavimai rodo, kad suma struktūriniai padaliniai mole yra 6,02 x 10 23. Ši konstanta vadinama Avogadro skaičiumi. Šis cheminis kiekis, pavadintas italų mokslininko vardu, parodo struktūrinių vienetų skaičių bet kurios medžiagos mole, neatsižvelgiant į jos dydį. vidinė struktūra, sudėtis ir kilmė.
Molinė masė
Vieno molio medžiagos masė chemijoje vadinama „moline mase“ šis vienetas išreiškiamas santykiu g/mol. Praktiškai taikant molinės masės vertę, tai matyti molinė masė vandenilio yra 2,02158 g/mol, deguonies yra 1,0079 g/mol ir t.t.
Avogadro dėsnio pasekmės
Avogadro dėsnis yra gana tinkamas medžiagos kiekiui nustatyti skaičiuojant dujų tūrį. Tas pats bet kurios dujinės medžiagos molekulių skaičius pastoviomis sąlygomis užima vienodą tūrį. Kita vertus, 1 molis bet kurios medžiagos turi pastovų molekulių skaičių. Išvada rodo pati savaime: esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui, vienas dujinės medžiagos molis užima pastovų tūrį ir turi vienodą skaičių molekulių. Avogadro skaičius teigia, kad 1 molyje dujų yra 6,02 x 1023 molekulės.
Dujų tūrio apskaičiavimas normaliomis sąlygomis
Įprastos sąlygos chemijoje yra Atmosferos slėgis 760 mmHg Art. o temperatūra 0 o C. Su šiais parametrais eksperimentiškai nustatyta, kad vieno litro deguonies masė yra 1,43 kg. Todėl vieno molio deguonies tūris yra 22,4 litro. Skaičiuojant bet kokių dujų tūrį, rezultatai parodė tą pačią reikšmę. Taigi Avogadro konstanta padarė kitą išvadą dėl įvairių dujinių medžiagų tūrių: normaliomis sąlygomis vienas molis bet kurio dujinio elemento užima 22,4 litro. Ši pastovi vertė vadinama moliniu dujų tūriu.
Medžiagos kiekisν yra lygus molekulių skaičiaus tam tikrame kūne ir atomų skaičiaus 0,012 kg anglies santykiui, tai yra, molekulių skaičiui 1 molyje medžiagos.
ν = N / N A
kur N yra molekulių skaičius tam tikrame kūne, N A yra molekulių skaičius 1 molyje medžiagos, iš kurios susideda kūnas. N A yra Avogadro konstanta. Medžiagos kiekis matuojamas moliais. Avogadro konstanta yra molekulių arba atomų skaičius 1 molyje medžiagos. Ši konstanta buvo pavadinta italų chemiko ir fiziko vardu Amedeo Avogadro(1776 – 1856). 1 molis bet kurios medžiagos turi tiek pat dalelių.
N A = 6,02 * 10 23 mol -1 Molinė masė yra medžiagos masė, paimta vieno molio kiekiu:
μ = m 0 * N A
kur m 0 yra molekulės masė. Molinė masė išreiškiama kilogramais vienam moliui (kg/mol = kg*mol -1). Molinė masė yra susijusi su santykine molekuline mase pagal ryšį:
μ = 10 -3 * M r [kg * mol -1 ]
Bet kurio medžiagos kiekio m masė yra lygi vienos molekulės masės m 0 sandaugai iš molekulių skaičiaus:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Medžiagos kiekis lygus medžiagos masės ir jos molinės masės santykiui:
ν = m/μ
Vienos medžiagos molekulės masę galima rasti, jei žinoma molinė masė ir Avogadro konstanta:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A
Idealios dujos - matematinis modelis dujos, kuriose daroma prielaida, kad potencinė energija molekulių sąveikos galima nepaisyti, palyginti su jų kinetinė energija. Tarp molekulių nėra traukos ar atstūmimo jėgų, dalelių susidūrimai tarpusavyje ir su indo sienelėmis yra absoliučiai elastingi, o sąveikos laikas tarp molekulių yra nereikšmingas, palyginti su vidutiniu laiku tarp susidūrimų. Išplėstiniame idealių dujų modelyje, kurį sudaro dalelės, taip pat yra elastingų sferų arba elipsoidų pavidalo, todėl galima atsižvelgti ne tik į transliacinio, bet ir sukamojo-vibracinio judėjimo energiją, taip pat ne tik centriniai, bet ir necentriniai dalelių susidūrimai ir kt.)
